Modulação diferencial das bombas de prótons em interações benéficas e parasíticas entre bactérias endofíticas diazotróficas do gênero Herbaspirillum e plantas de arroz

Plantas de arroz (Oryza sativa) apresentam a capacidade de formar diferentes interações com bactérias endofíticas fixadoras de nitrogênio (diazotróficas) do gênero Herbaspirillum. Enquanto H. seropedicae forma associações mutualistas com o hospedeiro promovendo o crescimento vegetal, a bactéria H. rubrisubalbicans é conhecida por atuar como fitopatógeno em algumas culturas, podendo reduzir o crescimento de plantas de arroz. As bombas de prótons são sistemas transportadores primários que energizam o transporte de nutrientes através das membranas vegetais, e atuam na sinalização iônica inerente a mobilização da energética celular, com papeis chave na interface entre planta e bactérias endofíticas. Dessa forma, hipotetizamos que existem modulações destas bombas de prótons específicas para a reprogramação metabólica de interações benéficas, as quais se perturbadas levariam a interações neutras ou patogênicas. O objetivo do trabalho é estudar comparativamente associações benéficas e parasíticas entre plantas de arroz e bactérias endofíticas diazotróficas, investigando a expressão funcional das bombas de prótons vegetais. Com esse propósito plantas de arroz inoculadas ou não com as bactérias H. rubrisubalbicans e H. seropedicae foram cultivadas em câmara de crescimento. Quatro dias após a inoculação foram realizadas análises de massa fresca da parte aérea e do sistema radicular, e da atividade enzimática de hidrólise de ATP e do transporte de prótons pelas bombas H+-ATPase de plasmalema (PM), V-ATPase e H+-PPase vacuolares, por métodos colorimétricos e fluorimétricos. A inoculação com a bactéria H. rubrisubalbicans reduziu o acúmulo de massa fresca na parte aérea das plantas, assim como contribuiu para a redução do transporte de H+ pelas H+-ATPases PM, que foi compensado pelo aumento do transporte pelas V-ATPases. Em contapartida a inoculação com H. seropedicae promoveu o aumento de massa fresca radicular e manteve a massa fresca da parte aérea quando comparadas ao controle. O transporte de H+ das H+-ATPases PM foi ativado na parte aérea sob o tratamento com H. seropedicae, conjuntamente com um aumento das H+-PPases em folhas. Por outro lado, as H+-PPases apresentaram um aumento do bombeamento de prótons com uma reduzida atividade hidrolítica, sugerindo um aumento da eficiência de acoplamento desta bomba. Em conclusão, a inoculação de espécies de bactérias diazotróficas do gênero Herbaspirillum com efeitos antagônicos sobre o hospedeiro, modula o crescimento de parte aérea e de sistema radicular de plantas de arroz de formas distintas, através de um mecanismo que inclui modulações específicas nas atividades das principais bombas de prótons da célula vegetal.